Автоматический электротермоанемометр постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4(51)С 0 Р 5 12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У 18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,8)свидетельство СССР 5/12, 1978ЕСКИИ ЭЛЕКТРОТОЯЯНОГО ТОКА поотличаюо, с целью новыыстродействия, ввведены компенсирующий усилитель, блок согласования, Фильтр низних частот, термодатчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор, причемтермодатчик включен в одно из плечизмерительного моста, первый входкомпенсирующего усилителя соединенс выходом измерительного моста,второй вход компенсирующего усилителячерез блок согласования - с выходомблока автонодстройки, а выход компенсирующег 6 усилителя черезфильтр нижних частот - с вторым выходом устройства.1155949 1 О 35 40 45 50 55 компенсации постоянной времени и.выИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения средних скоростей и температур, пульсаций скорости, температуры и плотности в квазистационарных потоках газа.По основному авт.св. У 877442 известно термоанемометрическое устройство, являющееся автоматическим электротермоанемометром постоянного тока, которое содержит термодатчик, измерительный мост с переключателем Фиксированных перегревов, источник питания, компенсирующий усилитель, снабженный цепью компенсации постоянной времени, выполненной в виде двухцепного релейного суммирующего магазина емкостей, регулируемый стабилизатор тока моста, интегрирующий усилитель следящей системы регулировки тока моста, фильтр низких частот и блок автоматической настройки постоянной времени, входы которого соединены с регулируемым стабилизатором тока моста и измерительным мостом, а выход связан с компенсирующим усилителем 1).Известное устройство используется для измерения скорости, температуры, пульсаций скорости и температуры в потоках газа и жидкости. Однако при измерении пульсаций температуры, когда известный автоматический электротермоанемометр работает в режиме термометра сопротивления, т.е, перегрев температуры термодатчика относительно температуры потока газа равен нулю, автоматическая настройка цепи компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя с помощью блока автоматической настройки постоянной времени невозможна. При изменении средней скорости потока газа или жидкости либо местоположения термодатчика необходимую настройку цепи компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя приходится производить вручную, используя. данные о тепловой инерции термодатчика, полученные в данной точке измерительного пространства и при заданной скорости потока газа или жидкости, когда известный электротермоанемометр работает в режиме измерения скорости, т.е. при большом перегреве термо 5 15 20 25 30 датчика относительно температуры потока газа или жидкости .Все это значительно увеличивает время проведения эксперимента и снижает точность измерения пульсаций температуры.Цель изобретения - повышение точности и .быстродействия электротермоанемометра.Поставленная цель достигается тем; что в электротермоанемометр дополнительно введены компенсирующий усилитель, блок согласования, фильтр нижних частот, термодатчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор, причем термодатчик включен в одно из плеч измерительного моста, первый вход компенсирующего усилителя соединен с выходом измерительного моста, второй вход через блок согласования с выходом блока автоподнастройки,а выход компенсирующего усилителя через фильтр нижних частот - с вторым выходом устройства.На чертеже изображена блок-схема автоматического электротермоанемометра постоянного тока.Автоматический электротермоанемометр постоянного тока содержит источник 1 питания, термодатчик 2,включенный в измерительный мост 3,в котором имеются два регулируемыхплеча (одно для определения электрического сопротивления, а другое длязадания десяти фиксированных перегревов относительно средней температуры потока), дополнительныйтермодатчик 4, расположенный в одномизмерительном объеме с термодатчиком 2 и включенный в дополнительныйизмерительный мос. 5, в котором имеется регулируемое плечо для определения электрического сопротивлениятермодатчика 4, дополнительныйстабилизатор 6 тока, соединенный сизмерительным мостом 5, генератор 7прямоугольных импульсов, подключаемый переключателем 8 к регулируемому стабилизатору 9 тока моста. К измерительной диагонали моста 3 подключен вход компенсирующего усилителя 10 с управляемой целью ходным Фильтром 11, а через переключатель 12 - вход интегрируюшегоусилителя 13, выход которого подклю1155949 чается переключателем 14 к регулируемому стабилизатору 9 тока, и измерительный гальванометр 15.К измерительной диагонали дополнительного измерительного моста 5 подключен вход компенсирующего усилителя 16 с управляемой цепью компенсации постоянной времени и до-полнительным выходным фильтром 17 и измерительный гальванометр 18. К компенсирующему усилителю 1 Й и компенсирующему усилителю 16. через согласующий блок 19 подключен блок 20 автоматической настройки постоянной времени, один. иэ входов которого подключен к измерительному мосту 3, а другой - к регулируемому стабилизатору 9 тока моста. Выход 21 фильтра 17 используется при измерениях пульсаций температуры, а выход 22 фильтра 11 - при измерениях пульсаций скорости и .температуры.Автоматический электротермоанемомеэр постоянного тока работает следующим образом.В исходном состоянии переключатель 8, подключающий генератор 7 П-образных импульсов к стабилизатору 9 тока, и переключатели 12 и 14, замыкающие цепь обратной связи, не.замкнуты.Поместив термодатчик 2 и термодатчик 4 в заданную точку исследуемого .сверхзвукового или трансэвукового изотермического стационарного в среднем по времени потока газа, задают с помощью регулируемого стабилизатора 9 тока моста малый ток через термодатчик 2, кбторый практически не нагревает чувствительный элемент термодатчкка относительно температуры потока. Сбалансировав мост 3 по гальванометру 15, с помощью регулируемого плеча измерительного моста 3, служащего для4 измерения электрического сопротивления термодатчика 2, определяется средняя температура торможения потока.Для измерения средних скоростейи флуктуаций массового расходатермодатчик 2 необходимо перегретьотносительно средней температурыпотока, поэтому после настройки намалом токе измерительный мост 3искусственно раэбалансируют ужес помощью плеча, служащего для 4установки фиксированных перегревовтермодатчика 2. После этого балансвосстанавливается нагревом термодатчика 2 путем увеличения токачерез измерительный мост 3 с помощью регулируемого стабилизаторатока моста, а затем замыкают контур отрицательной обратной связипереключателями 12 и 14. С помощью 10 интегрирующего усилителя 13 и регулируемого стабилизатора 9 тока моста автоматически поддерживают средний по времени баланс напряжения,вдиагонали измерительного моста 3,не воздействуя при этом на тепловуюинерцию термодатчика 2 .и не изменяяполосы воспроизведения частот компенсирующего усилителя 10, за счетвыбора верхней границы частотной ха рактеристики интегрирующего усилителя 13, при замкнутом контуреотрицательной обратной связи, мень.ше частоты, при которой усилениена нижнем спаде частотной харак теристики усилителя 10 по напряжению составляет 0,707.Аналогично. Установив черезтермодатчик 4 малый ток, с помощьюстабилизатора 6 тока, балансируютмост 5 по гальванометру 18, с по-мощью регулируемого плеча измерительного моста 5, служащего дляизмерения электрического сопротивления термодатчика 4, определяют 35среднюю температуру торможенияпотока газа.Флуктуации температуры торможения и соответственно флуктуации скорости (массового расхода) могут 40быть измерены на выходах 21 и 22фильтров 17 и 11 при соответствующей установке компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 16 и компенсирующего усили, теля 10.5 Настройка компенсирующего усилителя 10 производится автоматическинепосредственно с помощью вагходногонапряжения блока 20 автоматической 56 настройки постоянной времени в зависимости от двух параметров: скорости потока таза и выбранного перегрева термодатчика 2, а настройка компенсирующего усилителя 16 55 производится также с помощью напряжения блока 20 автоматической настройки постоянной времени, но через согласующий блок 19 в эависимос1155949 10 в к чи К случ оглас буде при измерениях уры отпала необниях постоянной ка 2 и соответстомпенсирующего ой точке измеритва при каждом ности потока газа, зводилась вручную, я измерений. А+ В Г)йч 1 рующий усилитель образом настраи пряжением блока настройки постоя тном случае можн ительные элемент то б мпенсальным де пт ать выхомати ным н О автоной вре выпол- термое В ча н ить чувст Составитеедактор Ю. Ковач Техред Тз 3133/40 Подписноеомитета СССР Тираж 89 ВНИИПИ Государственно по делам изобретении 13035, Москва, Ж, Раткрытиия наб., ц. 4 жгород, ул. Проектная,4 ти только от скорости потока газа.Таким образом, для правильной настройки компенсирующего усилителя 10 необходимо, чтобы выходное напряжение 1 ь блока 20 автоматической настройки постоянной времени было пропорционально постоянной времени Ми нагретого термодатчика 2, т.е,КщЬЫХ= 1 д, Д. о,г е К - элект ическ е соп д Р о ротивление холодноготермодатчика 2;О - скорость потока. газав измерительном объеме;" коэффициент пропорциональности,А 1,8 - тарировочные константытермодатчика 2.С другой стороны, для оптималь- . ой настройки компенсирующего усилиеля 16 необходимо, чтобы выходное апряжение 1 ьц согласующего блока 9 было пропорционально постоянной ремени М не нагретого термодатчиа 4, т.е.ВьюОтсюда, ес 1 ли коэффициент переда-, щего блока 19 в общем равен+Ь КО)к лиал ППП "Патент", г. датчиков 2 и 4 в виде двух одинаковых проволочных элементов длиной 1,=и диаметром д=1 Тогда необходимый коэффициент передачи блока 19 будет равен Кт.е, обратно пропорционален выбранному перегреву термодатчика 2.В дальнейшем при изменении либо скорости потока, либо положения термодатчиков 2 и 4 в пространстве автоматическая схема балансировки измерительного моста 3 установит необходимое значение тока, а на выходе блока 20 автоматической настройки постоянной времени установится соответствующее значение напря" жения, которое настроит цепь компен сации постоянной времени компенсирующего усилителя 10 и через согласующий блок 19 цепь компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 16.Генераторпрямоугольных Импульсов, который подключается переключателем 8 к стабилизатору 9 тока, используется при настройке блока 20 автоматической настройки постоянной времени и для контрольного измерения постоянной времени термодатчика 2 методом П-образных импульсов. Таким образом, пульсаций температ ходимость в измере времени термодатчи вующей настройке к усилителя 16 в кажд тельного пространс вом значении скоро которая ранее прои что сокращает врем Ю. Мручкобинчак, Корректор И. Эрлей